Morfologia e Estrutura das Bactérias

Prévia do material em texto

Bacteriologia
Morfologia das bactérias 
Tamanho:
· Diâmetro: 0,2 a 2 micrometros 
· Comprimento: 2 a 8 micrometros
Formas:
· Coco
· Bacilo 
· Espirilo/Espiroqueta
São unicelulares. Sobrevivem individualmente, ou seja, não forma tecidos. Quando se agrupam, formam-se colônias. 
Cocos:
Podem se encontrar na natureza soltos ou agrupados.
· Cocos: encontra-se sozinho, sem agrupamento. 
· Diplococos: dois cocos agrupados. 
· Estreptococos: parecidos com um colar de pérolas. Fileiras com 3 ou mais cocos. 
· Tétradas: quatro cocos duplamente conectadas. 
· Sarcinas: oito cocos triplamente conectadas. 
· Estafilococos: formato de cachos de uva.
Bacilos 
Mais comumente encontrados de forma individualizada. 
· Bacilos: soltos sem contato físico com outras bactérias. 
· Diplobacilos: dois bacilos agrupados.
· Estreptobacilos: uma corrente de bacilos. 
· Cocobacilos: meio termo entre coco e bacilos. Formato de uma bolinha alongada. 
Espirílos
· Espiroquetas: são espirilos alongados que lembram um rabo de porco. 
· Vibriones: formato de vírgula. 
Estruturas das bactérias
Células procariontes
Possuem apenas a parede celular, membrana plasmática, citoplasma sem compartimentalização, ou seja, não tem organelas membranosas na célula, e material genético solto no citoplasma, ou seja sem carioteca (envoltório nuclear). 
Características obrigatórias:
· Membrana plasmática. 
· Parede celular
· Citoplasma. 
· Material genético (nucleoide). 
· Ribossomos: conjunto de proteínas e RNA ribossomal. 
Características não obrigatórias:
· Cápsula bacteriana: 
· Nada mais é que o glicocálice: camada de carboidratos no exterior da membrana plasmática para interação entre as células. 
· Possibilita um caráter gelatinoso pela atração de água. 
· Função de proteção contra o ressecamento e desidratação. 
· Favorece a aderência da bactéria em algumas superfícies. 
· Possibilita que bactérias com cápsula escapem da fagocitose. Para fagocitar, o macrófago tem que reconhecer PAMPs na superfície da bactéria, que estão escondidos pelo acumulo de agua na superfície da membrana. 
· Flagelos:
· Normalmente quem tem flagelos são os bacilos e as espiroquetas. 
· É uma estrutura exclusiva para motilidade. 
· Função de movimentação em superfícies aquosas, pela propulsão.
· Quando o flagelo tem motilidade (variedade de movimento), diz que ele tem taxia. 
· Monotrínquio: um flagelo em apenas um lado.
· Anfitríquio: um flagelo em cada lado. 
· Lofotríquio: mais de um flagelo em um lado. 
· Peritríquio: flagelos por todos os lados da bactéria. Muito motilidade e rapidez. 
· Os flagelos funcionam por um sistema de rotação. 
· Tem situações em que a bactéria não terá atrativo, ou seja, terá um movimento aleatório, e situação de atratividade para determinadas substancias químicas ou físicas, como a luz. 
· São constituídos pela proteína flagilina que forma um filamento longo. 
· Filamento axiais:
· Estrutura associada as bactérias com formatos alongado e espiral, como as espiroquetas. 
· Muito similar a um flagelo.
· Característica de movimento de saca rolha. 
· Bactérias conseguem perfurar nossa pele, principalmente quando umidade, por causa dessa movimentação. 
· Fímbrias (ou cílios):
· Não servem para movimento. 
· Dão um aspecto peludinho para as bactérias. 
· São constituídas por proteínas chamadas de pilina. A combinação dos monômeros de pilina formam esses ¨pelinhos¨ na superfície da bactéria. 
· Bactérias que tem fímbrias se aderem melhor nas superfícies. 
· Pili:
· Também é constituída pela proteína pilina. 
· Não tem função de movimento. 
· Mais longos que as fímbrias. 
· Através desse filamento o plasmídeo consegue ser transportado de uma para outra bactéria. 
· Faz uma conexão para facilitar transportes entre duas bactérias. 
Parede celular 
· A estrutura da parede celular é fundamental tanto para manter a forma, quanto para proteção externa da bactéria. 
· A parede celular de todas as bactérias é formada por uma estrutura complexa e semirrígida, que impede a bactéria por ruptura osmótica. 
· É formada por uma molécula chamada peptídeoglicano (proteína + carboidrato). Existem dois grupos de moléculas de peptídeoglicano: NAG e NAM. 
· A partir da quantidade, da organização e das estruturas dos peptídeos glicanos podem ser classificadas em Gram-positivas, Gram-negativas ou atípicas. 
· Gram-positivas: são bactérias que tem a parede celular formada por uma camada bem espessa de peptídeo glicano. Ligada a essa parede, tem-se ¨mergulhados¨ moléculas como ácido teicoico e ácido lipotecoico. O ácido tecoico serve para aderência das bactérias gran-positvas. Normalmente, essas não costumam tem fimbrias. 
· Gram-negativas: a camada de peptídeo glicano dessas bactérias é bem fina. Por cima dessa camada ainda se tem outra membrana idêntica a composição da membrana plasmática (bicamada fosfolipídica com proteínas mergulhadas). Inserida nessa camada externa, existe uma molécula muito importante chamada de lipopolissacarídeo (LPS). Outra estrutura encontrada nessa membrana externa é porina (proteína transmembrana), que funcionam como poros e que facilitam a passagem de algumas substâncias como nutrientes e água. 
O LPS é muito importante. Para bactéria é uma forma de aderência. Para o ser humano, é uma grande ativador da imunidade inata. São reconhecidos por estruturas de Toll, e consequentemente, são liberadas citocinas inflamatórias que desencadeia num quadro febril. 
· Atípicas: são bactérias da família de Micobactérias. A parede dessas bactérias é formada por uma camada de peptídeo glicano. Por cima, tem uma camada de ácido micólico, que possui uma textura de graxa que impede que os corantes pigmentassem essa família de bactérias. Essa camada cerosa ficou conhecida como ácido-álcool-resistente (AAR). 
· Danos à parede celular: a lisozima (encontrada na lágrima) atua nas principais estruturas da parede celular rompendo a ligação entre NAG e NAM. 
· É muito mais difícil destruir uma gram negativa por causa da membrana externa. 
Membrana Plasmática
· Constituída por uma bicamada de fosfolipídios com imersão de proteínas que podem ser transmembranas e integrais. 
· Não se tem esteróis na membrana plasmáticas das bactérias. 
· Serve como barreira seletiva. Possuem estruturas que permitem processos ativos e passivos de transporte pela membrana. 
· Danos na membrana gera morte celular. 
Citoplasma
· Constituídos por um material aquoso, espesso, transparente e elásticos, e por vários íons. 
· Imerso no citosol têm o material genético, os ribossomos, e estruturas chamadas de inclusões (são ¨bolsinhas¨ que armazenam substancias uteis para a bactéria). 
· É no citoplasma que acontece grande parte das reações metabólicas. 
Nucléolo
· Não tem um núcleo definido. 
· Obrigatoriamente, toda bactéria tem DNA. 
· Possuem uma única molécula de DNA, que é circular, ou seja, não tem ponta. Esse material fica completamente condensado. 
· Tem um pouco de fixação na membrana plasmática chamada de mesossomo. 
· Dentro na molécula de DNA terá toda a informação necessária pera gerar todas as estruturas e funções básicas daquela célula. Qualquer característica a mais daquela bactéria estará nos DNA plasmidiais. 
Plasmídeos
· Tem algumas características, estruturas e funções que são extracromossômicas, ou seja, não são obrigatórias para aquela espécie. 
· Essas estruturas extras são determinadas pelos plasmídeos. 
· São pequenos DNA (de 5 a 6 genes) circulares que ficam externos ao material genético. 
· Não são essenciais para as bactérias em condições normais. Mas podem agregar características que favorecem a permanecia em locais mais extremos. 
Ribossomos
· Sua função é a síntese proteica. 
· Formados por duas subunidades: maior e menor. 
· A quantidade de moléculas que formam as subunidades nos ribossomos das bactérias (70s) é menor do que as dos ribossomos eucariontes (80s). 
Inclusões
· Nada mais é que um deposito, reserva. 
· Cada tipo de bactéria possui sua composição de inclusões, de acordo com suas necessidades. 
Formas latentes: endósporo
· Algumas espéciesde bactérias geralmente as Gram positivas conseguem forma uma estrutura chamada de endósporo. 
· Endósporo é uma forma latente, ou seja, é um estágio em que a bactéria não está realizando ações metabólicas porem não está morta. É uma forma de proteção.
· Quando uma bactéria está num ambiente de difícil sobrevivência como, por falta de agua, falta de nutrientes ou temperatura inadequada, essas bactérias que têm essa capacidade conseguem desidratar, engrossar a parede celular e formar essa estrutura chamada endósporo. 
· Quando ela se encontra em um ambiente propício para o seu desenvolvimento, ela consegue germinar e voltar a ser uma célula com metabolismo ativo. 
· As bactérias podem ficar nessa estrutura por milhares de anos. 
Metabolismo microbiano 
Metabolismo é o conjunto de ações bioquímicas para a sobrevivência de uma célula. É o balanceamento bioenergético que vai somar as reações catabólicas (quebras de moléculas complexas e gera energia) e anabólicas (construir moléculas complexas). 
Quem regula o metabolismo são as enzimas. Elas são altamente específicas, aumentam a velocidade da reação e não são consumidas nessas reações. 
Algumas enzimas para funcionarem precisão de cofatores. 
Cofatores iônicos ou moléculas inorgânicas são adquiridas do meio externo. 
As enzimas são muito influenciadas por fatores físicos como temperatura, pH e concentração do substrato. 
Cada espécie de bactérias consegue viver em ambientes diferentes a depender de qual é o ponto ótimo de funcionamento das suas enzimas. 
Existem inibidores enzimáticos para o controle seja por bloqueio competitivo (ligando no mesmo sitio de ação) ou seja por bloqueio alostérico (liga no sítio lotérico, modifica a região do sítio ativo e acaba com o funcionamento da enzima). 
Vias metabólicas de produção de energia 
A produção de energia sempre vai ser a partir de uma molécula complexa (nutriente) com reações químicas de quebra para extrair energia que será armazena em moléculas de ATP. 
Para formar ATP precisa de realizar fosforilação (colocar uma molécula de fosfato no ADP formando ATP). Para fosforilar passa-se pelo processo de oxirredução ou desidrogenação. 
· Forforilação em nível de substrato.
· Fosforilação oxidativa (cadeia de transporte de elétrons).
· Fotofosforilação.
Em geral, a principal via que gera uma quantidade de energia mais interessante é a via de utilização de glicose. 
Processos para geração de energia a partir da glicose é a glicólise, depois fosforilação oxidativa e cadeia respiratória para gerar ATP. Algumas bactérias não conseguem realizar a cadeia respiratória e, consequentemente fazem fermentação. 
Tem-se ainda bactérias que fazem respiração anaeróbica, conseguem utilizar algum outro receptor de elétron como nitrogênio, enxofre, etc. Nessa respiração o rendimento de ATP é menor. 
Já a fotofosforilação ocorre apenas em organismos que realizam fotossíntese. 
Vias metabólicas de consumo de energia 
Série de ações bioquímicas para gastar ATP.
Movimentação do flagelo requer energia. 
Entrada e saída de qualquer substância pode ser por transporte passivo ou ativo (gerando gasto de energia). 
Produção de moléculas para novos componentes celulares que participam da estrutura celular também requer energia. 
A biossíntese de polissacarídeos, de lipídios simples, de aminoácidos, de nucleotídeos de purina e pirimidina. 
Crescimento bacteriano 
Multiplicação de células e não aumento de volume. 
Os fatores de crescimento ideais servem de estimulo para a multiplicação bacteriana.
Fatores químicos: 
Carbono 
As bactérias são divididas dependendo da maneira que elas obtêm carbono. 
· Heterotróficos: precisam captar as moléculas orgânicas, para serem quebradas e a partir delas captar carbono. 
· Autotróficos: conseguem obter carbono diretamente pelo CO2. 
Nitrogênio 
· Tem um grupo de bactérias que são responsáveis por fixar o nitrogênio do ar no solo. Formação de amônia (NH3). 
· Compostos inorgânicos de nitrogênio (sais de amônio).
· Compostos orgânicos de nitrogênio (aminoácidos). 
Oxigênio
 
Formas toxicas:
Oxigênio singlet: é um tipo de radical livre. 
Radicais superóxidos: 
· Produzido pela respiração aeróbica.
· SOD (enzima)
Ânion peroxido:
· Catalase e peroxidase. 
Radical hidroxila (OH+)
· Formada por radiação ionizante
Outros elementos:
· Enxofre: síntese de aminoácidos e vitaminas. 
· Fósforo: síntese de ácidos nucleicos e fosfolipídios/ ATP.
· Potássio, cálcio, magnésio: cofatores enzimáticos. 
Micronutrientes:
Elementos traços (cofatores enzimáticos)
Fatores de crescimento (micronutrientes orgânicos não sintetizados pelo microrganismo)
· Vitaminas – coenzias.
· Aminoácidos.
· Purinas/ pirimidinas. 
Fatores físicos 
Temperatura 
Temperatura mínima, ótima e máxima. 
pH
· A maioria das bactérias cresce numa faixa estreita e perto da neutralidade (6,5-7,5).
· Fungos tem faixa de pH ótimo menor (5-6).
· Produção de ácido (fermentação) - inibição do crescimento.
Pressão osmótica 
Inibição do crescimento - membrana se separa da parede celular.
Soluções hipotônicas - parede celular protege de lise (contenção).
Crescimento de culturas bacterianas 
Divisão bacteriana 
· Fissão binária.
· Brotamento (fungos).
Tempo de geração
· Varia entre espécies.
· Condições ambientais (temperatura). 
Fases de crescimento bacteriano 
Ciclo do crescimento bacteriano
Fase LAG: atividade de preparação intensa para crescimento da população 
· Pouca ou nenhuma divisão.
· Demanda de tempo para a biosíntese de moléculas essenciais (enzimas e metabólitos).
Quando ocorre: 
· Repique de cultura (antiga).
· Inóculo de baixa viabilidade. 
· Transferência de uma cultura em meio enriquecido para um meio mais pobre (seletivo).
Fase LOG (ou exponencial): multiplicação intensa em intervalos regulares 
· Divisão celular intensa e constante.
· Tempo de geração atinge um mínimo constante.
· Momento de maior atividade metabólica.
Quando ocorre: 
· Condições ótimas de temperatura, nutriente, pH.
Fase estacionária: diminuição das taxas de crescimento e aumento do número de mortes 
· Taxa de morte de iguala à taxa de crescimento.
· População se estabiliza em números.
Quando ocorre: 
· Diminuição de nutrientes.
· Produção de resíduos tóxicos (produtos bacterianos).
· Mudança de pH. 
Fase de morte celular: fase de declínio onde a população se reduz ou até mesmo se extingue.
· Taxa de morte é maior que a taxa de crescimento.
· Apesar de ser uma fase exponencial é mais lenta que a fase log (pode levar dias, meses ou anos).
Quando ocorre:
· Esgotamento de nutrientes.
· Acúmulo de resíduos tóxicos (produtos bacterianos).
· Mudança de pH. 
Estudo dirigido 
1. Como se define a temperatura ótima de crescimento dos microrganismos? 
Termófilos, hipertermófilos, mesófilos, psicotróficos. 
2. Quais os dois gases que afetam o crescimento dos microrganismos? 
Oxigênio e Nitrogênio. Algumas espécies utilizam o CO2. 
3. Quais são os cinco grupos fisiológicos de microrganismos quanto à tolerância ao oxigênio gasoso? 
Aeróbicos obrigatórios, aeróbicos facultativos, anaeróbicos obrigatórios, anaeróbicos facultativos, anaeróbicos aerotolerantes. 
4. O que são halófilos? Dê um exemplo de bactéria com essa característica. 
Meios hipertônicos com excesso de solutos. Estafilococos, estafilosaureos. 
5. Por que uma colônia não cresce infinitamente, ou pelo menos preenche toda uma placa de petri?
Limitação de nutrientes, possibilidade de acidificação do meio.